轮边电力驱动系统再生制动控制技术实践研究

摘 要 我国能源短缺现象日益严重，可再生能源的相关研究逐年递增。轮边电力驱动系统再生制动控制技术的问世，引起了全社会的广泛关注。制动能量分配控制技术与再生制动能量回收技术，是构造轮边电力驱动系统再生制动系统的主要成分。本文结合实践案例，对轮边电力驱动系统在生制动控制技术进行研究，为实现资源再生与循环利用略尽绵力。

关键词 电力驱动；再生制动控制技术；实践研究

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0059-01

轮边电力驱动系统中的制动系统，其工作原理主要由机械摩擦制动与再生制动来实现。也正因如此，制动系统的设计难度比较高，如何采取有效措施，协调好两种功能的运作方式，以确保整个系统得以正常运行，是业内人士长久以来一直在研究的一个问题。为进一步提高机车动能的回收率，提高制动系统的稳定性，本文对轮边电力驱动系统再生制动控制技术进行实践研究，希望能够给业内同行带来一些启发。

1 制动能量分配控制技术的特点

制动能量分配控制的主要功能，是实现能量的最大化回收。该功能与轮边电力驱动系统的需求完全是不谋而合。所以，再生制动系统的应用完全是有理可依的。不过，考虑到再生制动会受到路面附件、PMSM制动力、超级电容状态等更方面因素的干扰，所以在应用过程中，还需多做考量。

考虑到制动力会受到地面附着力的影响，并在与附着力相同的情况下达到最大值，所以为提高制动系统的灵敏性，应使各电动轮在某一时刻的制动力同时达到最大值。不过，电轮能够发挥出的最大再生制动率，会受到PMSM的制动力等多方面因素的影响。因此要考虑到，PMSM产生的最大再生制动力与其转速之间的重要联系。应清楚地意识到，当转速低于基转速时，该系统转矩最大值为常量。不过，一旦运转速度超过基转速时，该系统最大转矩则会逐渐降低。由此可见，机械制动转矩会随着车速变化产生相应的改变。

电动轮再生制动的工作原理，其实是通过电能的形式，储存动能。在超级电容处于满载状态下时，能量的流动会受到阻碍。在此情况下，只有暂时停止再生制动，采取摩擦制动的方法，才能充分发挥出制动的正常功能。倘若超级电容此刻状态接近满载时，采取再生制动会促进超级电容达到满载状态，最终切换成摩擦制动方式使制动系统的功能得以充分发挥。所以，在设计过程中，务必要结合系统的平均制动缸情况，制定出相对应的再生制动SOC最大值，超级电容一旦接近充满，则自动体结束再生制动。

2 再生制动控制技术的特点

再生制动能量回收朱能装置主要包含两大板块，一个是超级电容，主要功能是使用电压制造磁场，达到储存电能的目的；另一个而是双向DC/CD变换器，主要功能，是想超级电容供应工程机械的制动能量，或者是向工程机械供应超级电容的能量。

双向DC/DC变换器是超级电容实现充放电控制不可或缺的重要构件。在双向DC/CD变换器的辅助下，超级电容可以完成双象限运行。所谓的双象限运行，其实是在变换器两侧电压方向不便的前提下，任意改变通过电流的方向。双象限运行的工作原理，其实与降压变化器与升压变化器这一组合十分类似。资料显示，双向DC/CD变换器按照形式来划分，主要有隔离式与非隔离式。通常情况下，非隔离式的DC/CD变换器在超级电容储能系统内最为常见。在双头DC/CD变换器的帮助下，系统可根据需求，任意切换工作状态，能进一步增强直流母线电压的稳定性，达到改善供电质量、循环使用制动能量的最终目的。

机车运行状态是致使直流母线电压发生改变的关键因素，当机车运行采取启动-惰行-制动的模式时，直流母线电压则呈现出下滑-恒定-增长的现象。为进一步增强直流母线电压的稳定性，应科学选取控制变量，合理配置比例积分调节模块与正弦脉宽调制模块。双向DC/CD变化器属于二阶电路，同时具备电容电压与电感电流这两种状态变量。遵循理想控制原则，设计能够完成动态反馈的最有操控系统。由此可见，2种反馈信号的双闭环控制是绝对满足最优控制需求的。

3 轮边电力驱动系统再生制动控制技术的实践应用

本文结合上述理论，构建了基于轮边电力驱动系统再生制动控制技术的超级电容系统模型。该超级电容系统由超级电容本体、单桥、充电/放电模块等各种构件组合而成。

按照现阶段超级电容两侧的电压值与电动机工作模式，选额对应的充电/放电操作。结合电动机扭矩大小，选择合适的工作模式。当扭矩大小为正数时，电动机处于电动状态，反之则处于发电状态。当数值为零时，代表电动机停止运行。处于电动状态的电动机，超级电容两侧电压超过220V，超级电容自动对外放电，为电机运行输出一定电流。处于发电状态的电机，超级电容两侧电压低于280V，系统则自动向超级电容输入电能，回收再生制动能量。除上述2种情况之外的任何现象，超级电容双向DC/CD变换器均会自动关闭，此时，主要由电源系统向电机机械制动。

该系统在1.3s时运行达到稳定状态，2s后电机开始进入到制动状态。在2.7s时，电机停止运转。2s前电机为电动状态，功率>0；2s后电机为发电状态，功率

4 结束语

综上所述，本文利用再生制动控制技术，对轮边电力驱动系统进行了完善，进一步提高了轮边电力驱动系统的性能，实现了对再生制动能量回收的控制，并通过实践研究，验证了该理论的可行性。轮边电力驱动系统再生制动控制技术具有良好的应用前景，因此，有关该课题的研究还应继续深入，尽早实现能源的可循环利用，减轻资源紧张的压力。

参考文献

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